電控燃油噴射內燃機的供電裝置的製作方法

2023-06-20 03:00:06

專利名稱：電控燃油噴射內燃機的供電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電控燃油噴射內燃機的供電裝置，特別是不用電池或電池損壞時仍然需要能夠正常啟動運轉的電控燃油噴射內燃機的供電裝置。
背景技術：
內燃機採用電控燃油噴射供油方式，可以精確控制燃油噴射量，從而提高內燃機，尤其是火花點火的汽油發動機的性能。然而，電控燃油噴射系統必須在有電力供應的條件下工作，特別是傳統的汽車用電控燃油噴射火花點火的汽油發動機，在發動機啟動以前，需要給燃油噴射系統的共軌油腔的燃油預加壓，因此，傳統的電控燃油噴射內燃機需要一個隨時都能夠提供電力的電池系統。這對於某些以內燃機為動力的裝置，例如摩託車、摩託艇、小型發電機組等，可能帶來很大的不便，因為傳統上這些裝置可以不依賴於電池的電力而通過自帶的發電點火裝置(例如交流CDI點火裝置，從很低的啟動轉速開始就可以穩定點火)工作，也可以通過諸如反衝啟動踏杆或拉繩等外力的作用而正常啟動。一個現有的電控燃油噴射火花點火汽油發動機的供電裝置如附圖3所示，其中交流發電機(101)發出的交流電經整流穩壓器(102)給耗電裝置供電的同時也給蓄電池(206)充電，其中耗電裝置包括發動機電控單元(ECU)(301)、燃油噴射裝置(302)、點火裝置(303)以及燈火器(204)等。因為蓄電池始終可以給耗電裝置提供電力，所以啟動過程以及啟動預備過程中可以不依賴於交流發電機的電力，交流發電機在發動機轉速達到足夠高以前也沒有能力提供這些電力，因此，這個系統中，蓄電池是必需的，並且不能損壞。中國專利申請98809412公開了一種不需要蓄電池，對燃料噴射式發動機具有啟動繩啟動能力的系統，該系統可直接由交流發電機提供電力，從而進行電子燃料噴射和點火。然而其特製的發電機繞組和複雜的第一、第二和第三電路等難以應用到成本非常受限制的內燃機上。歐洲專利申請03008051.9公開了一種不需要蓄電池來啟動電控燃油噴射內燃機的供電裝置，該裝置利用單相交流發電機的第一個半波電壓(正半波電壓)和一個電容器來驅動柱塞式燃油噴射系統和點火系統，而利用單相交流發電機的剩餘的另一個半波電壓(負半波電壓)來驅動燈火系統。但是這個系統難以和蓄電池共用，而且完全分開的兩個電源不能夠相互補償其耗電量的盈虧，兩個分開的半波整流器的輸出電壓也不易調節控制。

發明內容
本發明之目的在於提供一種電控燃油噴射內燃機的供電裝置，該裝置可以不用蓄電池就能夠使電控燃油噴射內燃機正常啟動運轉，也可以和蓄電池共用，在蓄電池損壞時仍然能夠使電控燃油噴射內燃機正常啟動運轉，並且完全兼容傳統的內燃機所用的低成本的發電充電系統。
本發明之目的通過下列技術方案達到，即一種電控燃油噴射內燃機的供電裝置，其包括一個電控燃油噴射系統，一個給電控燃油噴射系統提供電力的供電系統，其特徵在於所述電控燃油噴射系統包括電動往復式燃油噴射裝置，所述供電系統包括一個由所述內燃機或啟動外力驅動的交流發電機(磁電機)，一個帶有輸出電壓調節裝置的整流穩壓器，至少一個用於儲存整流穩壓器輸出電能的儲能電容器，一個隔離二極體，所述整流穩壓器給所述儲能電容器充電，所述電控燃油噴射系統由所述儲能電容器上存儲的電能驅動運行。
本發明之電控燃油噴射內燃機的供電裝置，所述交流發電機(磁電機)一般為永磁式發電機，與內燃機的曲軸同步旋轉，啟動外力包括反衝啟動踏杆或拉繩、啟動電機等對內燃機曲軸作用的拖動扭矩，內燃機啟動時外力帶動曲軸旋轉，啟動後由內燃機帶動旋轉，從而使發電機開始發電輸出交變電壓的電能，所述整流穩壓器將這些交流電整流後通過所述隔離二極體輸出到所述儲能電容器給其充電，並將電壓調節穩定在一定的值。因為電動往復式燃油噴射裝置不需要給燃油預加壓，且每次噴油所需要的電能非常小，因此，在發動機開始轉動的1到2圈內由發電機所發出並儲存到所述儲能電容器的電能，就足以驅動所述電控燃油噴射系統，將燃油噴入內燃機，使內燃機啟動運行。這樣，不用任何電池的電能就能夠使電控燃油噴射內燃機正常啟動運轉，系統簡單，成本低廉。
下列技術方案可對本發明進行進一步改進或限制。
所述電控燃油噴射系統還包括採用ECU控制的交流或直流CDI數字點火裝置，或電感點火裝置。點火能量可由所述儲能電容器供給(直流CDI點火或電感點火)，也可利用傳統的化油器發動機所用的交流CDI點火系統，此時點火能量由位於磁電機中的獨立的CDI線圈提供，但點火控制電路由所述儲能電容器供給的電力驅動，並且可以集成在發動機電控單元(ECU)的內部。
本發明之電控燃油噴射內燃機的供電裝置，為保證在有限的啟動外力作用下容易啟動，所述交流發電機的發電能力必須足夠大，並且整流穩壓器的效率也要儘可能的高，所以最好磁電機使用在低於啟動轉速下也有發電能力的4極以上的磁電機，整流穩壓器採用電晶體開關控制或可控矽短路控制的全波整流穩壓器。
本發明之電控燃油噴射內燃機的供電裝置，如果發電機還要給諸如摩託車燈光等其它電器供電，為了減小甚至消除這些電器用電量變化時對所述電控燃油噴射系統的不良影響，可以將所述整流穩壓器的電壓反饋端子連接到所述隔離二極體之下遊，這樣，可以利用反饋調節電壓的響應滯後特性，使所述隔離二極體之上遊的平均電壓較低時，其波動峰值一般也會大於電控燃油噴射系統所需最低電壓，每個波動峰都會給所述儲能電容器充電；但如果所述儲能電容器的電壓高於反饋設定電壓，則所述整流穩壓器仍會調節供電裝置的電壓，而不至於使系統的電壓失控。
對於照明系統等輔件電器供電性能要求較高，或需要電啟動的內燃機及其裝置，一般設置一個由內燃機的發電機進行充電的蓄電池。針對這種要求，本發明之電控燃油噴射內燃機的供電裝置，可以在所述隔離二極體之前的整流穩壓器輸出端連接一個蓄電池，內燃機啟動鑰匙開關(點火開關)也設在所述隔離二極體之前，這樣閉合鑰匙開關就會由蓄電池給所述儲能電容器充電，所述整流穩壓器的輸出電壓也同樣會給所述儲能電容器充電，而斷開鑰匙可使包括電控燃油噴射系統在內的所有電器負載與蓄電池斷開，避免放置期間內蓄電池漏電。在蓄電池出現內部短路等嚴重故障時，蓄電池的存在不僅不會輸出電能反而要大量消耗電能，為了防止這種情況影響所述發電機對所述儲能電容器的充電，可以從供電系統斷開蓄電池連線，也可在電路中設置一個開關，在所述蓄電池因為內部故障而不能正常工作時可以方便地將所述蓄電池與系統電路斷開。
為了保證在蓄電池損壞或斷開時整流穩壓器的正常工作，防止因為沒有蓄電池作為有效負載而導致的穩壓器反饋電壓波動過大、進而損壞電器的現象發生，可以在所述隔離二極體之前的整流穩壓器輸出端連接一個穩壓電容器，或者將所述穩壓電容器設於整流穩壓器內部。
綜上所述，本發明的益處在於，可以不用電池就能夠使電控燃油噴射內燃機正常啟動運轉，使電控燃油噴射內燃機結構簡化，成本降低，適用範圍擴大。本發明之電控燃油噴射內燃機的供電裝置的另一個優點在於可以和蓄電池共用，在蓄電池損壞時仍然能夠使電控燃油噴射內燃機正常啟動運轉，同時有效控制供電裝置的電壓波動，保護所有用電電器，並且完全兼容傳統的內燃機所用的低成本的發電充電系統。


圖1為按本發明所設計的電控燃油噴射內燃機的供電裝置的一個實施例的系統示意圖。圖中，101為發電機，102為整流穩壓器，GND為其輸出端負極，P為其輸出端正極，A為其反饋電壓輸入端，103為儲能電容器，104為電控燃油噴射系統，201為蓄電池開關，202為內燃機啟動鑰匙開關(點火開關)，203為隔離二極體，204為照明燈等其它電器，205為穩壓電容器，206為蓄電池，301為發動機電控單元(ECU)，302為電動往復式燃油噴射裝置，303為電控數字點火裝置圖2為按本發明所設計的電控燃油噴射內燃機的供電裝置的另一個實施例的系統示意圖，其中的編號與圖1相同。
圖3為一個現有的電控燃油噴射火花點火汽油發動機的供電裝置系統示意圖。
下面藉助這些附圖來詳細說明本發明。
具體實施例方式
在圖1所示的第一個實施例中，交流發電機(101)為永磁式單相多級發電機(磁電機)，其轉子固定在內燃機的曲軸上，其兩根輸出線與整流穩壓器(102)相連接，整流穩壓器(102)的直流輸出正極P與蓄電池(206)通過蓄電池開關(201)相連接，同時經過鑰匙開關(202)與隔離二極體(203)和照明燈等其它電器負載(204)相連接，隔離二極體(203)的輸出端與儲能電容器(103)和電控燃油噴射系統(104)相連接。整流穩壓器(102)的電壓調節控制反饋端子A連接在鑰匙開關(202)之後，但在隔離二極體(203)之前。與蓄電池(206)並聯的還有一個穩壓電容器(205)，當然穩壓電容器(205)也可以設置在整流穩壓器(102)的內部，並聯在其直流輸出的正極和負極之間。電控燃油噴射系統(104)主要包括發動機電控單元(ECU)(301)，電動往復式燃油噴射裝置(302)以及電控數字點火裝置(303)。
該實施例的工作過程可分為三種，第一，蓄電池有電但用反衝啟動踏杆或拉繩啟動，第二，蓄電池有電並且用電機啟動，第三，蓄電池沒電而用反衝啟動踏杆或拉繩啟動。
第一種過程中，合閉鑰匙開關(202)後，蓄電池(206)立即開始給包括儲能電容器(103)和電控燃油噴射系統(104)的所有用電系統供電，啟動過程中，發電機(101)可以不用發揮作用，但啟動起來後，發電機(101)所發的電力將用於給蓄電池(206)充電，同時也給所有用電系統供電。如果蓄電池(206)的電壓達到或高於整流穩壓器(102)設定的控制目標，整流穩壓器(102)將調節其輸出電壓。
第二種過程中，合閉鑰匙開關(202)後，蓄電池(206)也立即開始給包括儲能電容器(103)和電控燃油噴射系統(104)的所有用電系統供電，啟動過程中，啟動電機消耗很大的電流，可能會使電池電壓下降很多，但儲能電容器(103)上已經充滿了較高電壓，可以保證電控燃油噴射系統(104)可靠工作，發動機迅速啟動。發動機啟動起來後，發電機(101)所發的電力將用於給蓄電池(206)充電，同時也給所有用電系統供電。同樣，如果蓄電池(206)的電壓達到或高於整流穩壓器(102)設定的控制目標，整流穩壓器(102)將調節其輸出電壓。
第三種過程中，應該先斷開蓄電池開關(201)，並不要使用照明燈等其它電器(204)，合閉鑰匙開關(202)後，儲能電容器(103)開始並沒有電荷，但啟動外力轉動曲軸後，發電機(101)將開始發電，1到2圈就可以給儲能電容器(103)充上足夠的電荷，保證電控燃油噴射系統(104)可靠工作，發動機迅速啟動。發動機啟動起來後，發電機(101)所發的電力在保證電控燃油噴射系統(104)穩定工作的同時，也可給其它用電系統供電。穩壓電容器(205)可以保證在斷開蓄電池(206)的狀態下，整流穩壓器(102)反饋電壓的正確。在發動機啟動起來後，如果閉合蓄電池開關(201)，還可以給蓄電池(206)充電(當然前提是蓄電池沒有內部短路)，同樣如果蓄電池(206)的電壓達到或高於整流穩壓器(102)設定的控制目標，整流穩壓器(102)將調節其輸出電壓。
第三種過程也相當於沒有蓄電池(206)或將蓄電池(206)的正極從電器系統斷開的情況。
在圖2所示的第二個實施例中，所述整流穩壓器(102)的電壓反饋端子A連接到了隔離二極體(203)之下遊，這樣可使電控燃油噴射系統的供電電壓更為穩定，但其它電器的電壓波動可能會變大。
本發明之電控燃油噴射內燃機的供電裝置，適用於內燃機，尤其適用於不用蓄電池或蓄電池損壞時仍然需要能夠正常啟動運轉的電控燃油噴射火花點火式內燃機，特別是電控燃油噴射系統採用脈衝工作的電動往復式燃油噴射裝置的火花點火式內燃機。
上述實施例的目的是為了說明本發明，但並不限定本發明。凡利用本發明之構思和精神實質進行的、對於本領域普通專業技術人員而言顯而易見的改變設計，仍然屬於本發明之權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種電控燃油噴射內燃機的供電裝置，包括一個電控燃油噴射系統，一個給電控燃油噴射系統提供電力的供電系統，其特徵在於所述供電系統包括一個由所述內燃機或啟動外力驅動的交流發電機，一個帶有輸出電壓調節裝置的整流穩壓器，一個用於儲存整流穩壓器輸出電能的儲能電容器，所述整流穩壓器給所述儲能電容器充電，所述電控燃油噴射系統由所述儲能電容器上存儲的電能驅動運行。
2.如權利要求1所述電控燃油噴射內燃機的供電裝置，其特徵在於所述電控燃油噴射系統包括電控單元(ECU)，電動往復式燃油噴射裝置，電控數字點火裝置；所述儲能電容器充電電路中設有隔離二極體，所述電控燃油噴射系統以外的用電裝置從所述隔離二極體的上遊取電。
3.如權利要求2所述電控燃油噴射內燃機的供電裝置，其特徵在於在所述隔離二極體之前的整流穩壓器輸出端連接有穩壓電容器。
4.如權利要求3所述電控燃油噴射內燃機的供電裝置，其特徵在於所述穩壓電容器設於整流穩壓器內部的直流輸出正負極之間。
5.如權利要求3或4所述電控燃油噴射內燃機的供電裝置，其特徵在於所述整流穩壓器的電壓反饋端子連接到所述隔離二極體之上遊。
6.如權利要求3或4所述電控燃油噴射內燃機的供電裝置，其特徵在於所述整流穩壓器的電壓反饋端子連接到所述隔離二極體之下遊。
7.如權利要求1至4之任一所述電控燃油噴射內燃機的供電裝置，其特徵在於在所述隔離二極體之前的整流穩壓器輸出端連接有一個蓄電池。
8.如權利要求7所述電控燃油噴射內燃機的供電裝置，其特徵在於電路中設有一個開關，在所述蓄電池因為內部故障而不能正常工作時可以將所述蓄電池斷開。
9.如權利要求1至8之任一所述電控燃油噴射內燃機的供電裝置，其特徵在於內燃機啟動鑰匙開關設在所述隔離二極體之上遊。
全文摘要
一種電控燃油噴射內燃機的供電裝置，包括一個電控燃油噴射系統，一個給電控燃油噴射系統提供電力的供電系統，其特徵在於所述供電系統包括一個由所述內燃機或啟動外力驅動的交流發電機，一個帶有輸出電壓調節裝置的整流穩壓器，一個用於儲存整流穩壓器輸出電能的儲能電容器，所述整流穩壓器給所述儲能電容器充電，所述電控燃油噴射系統由所述儲能電容器上存儲的電能驅動運行。其優點在於可以不用電池就能夠使電控燃油噴射內燃機正常啟動運轉，並且可以和蓄電池共用。
文檔編號F02M51/00GK101029614SQ20061006720
公開日2007年9月5日 申請日期2006年3月4日 優先權日2006年3月4日
發明者劉昌文, 楊延相, 郗大光 申請人:浙江飛亞電子有限公司